Zweitaktmotor: Was sind seine Vor- und Nachteile?
Ein Zweitaktmotor, auch Zweitaktmotor genannt, ist ein in zwei Takten arbeitender Kolbenverbrennungsmotor.
Das bedeutet, dass der Arbeitszyklus des Motors während zwei Hüben des Kolbens und einer Umdrehung der Kurbelwelle abläuft.
Inhalt
Zweitaktmotorfunktion
Um es klarzustellen, der Betrieb eines Zweitaktmotors besteht auch aus vier Takten, genau wie ein Viertaktmotor. Allerdings laufen mehrere davon gleichzeitig. Die Reduzierung der Zyklenzahl von vier auf zwei wird durch den Raum unter dem Kolben erreicht; somit nimmt auch das Kurbelgehäuse am Austausch der Zylinderfüllung teil.
Viertaktmotor: Wie er funktioniert und was seine Vorteile sind
Bei einem Zweitaktmotor laufen zwei Arbeitsspiele gleichzeitig ab, wobei einer im Raum über dem Kolben mit Verbrennung und der andere unter dem Kolben ohne Verbrennung stattfindet.
Ein klassischer Zweitaktmotor enthält keine Ventilverteilung und somit auch keine Ventile, Nockenwelle, Riemen oder Kipphebel. Um den Inhalt des Zylinders auszutauschen, werden anstelle von Ventilen drei Kanäle verwendet, genauer gesagt:
- Ansaugkanal – beginnt am Vergaser und führt zum Kurbelgehäuse
- Auslasskanal – verbindet das Kurbelgehäuse mit dem Brennraum des Zylinders
- Auslass Kanal – mündet vom Brennraum des Zylinders in das Abgasrohr
Durch den Wegfall des Ventiltriebs und seiner Komponenten ist ein Zweitaktmotor kleiner und leichter als andere Viertaktmotoren mit gleichem Hubraum und Zylinderzahl.
Ein Zweitaktmotor hat eine ähnliche Kurbelwelle wie ein Viertaktmotor. Der Kolben sorgt bei seiner Bewegung vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt unter anderem für den Druck, die Kraftstoffversorgung und dessen Übergabe an den Brennraum des Zylinders.
Motorkolben: Wie funktionieren sie?
Es funktioniert so, dass der Kolben bei der Bewegung in seinen unteren Totpunkt Kraftstoff durch den Ablaufkanal nach oben in den Brennraum des Zylinders drückt. Anschließend saugt er beim Bewegen in den oberen Totpunkt zusätzlichen Kraftstoff durch den Saugkanal unter dem Kolben oder in das Kurbelgehäuse an.
Motorschmierung:
Bei Zweitaktmotoren werden die beweglichen Teile des Motors wie Kurbel- oder Pleuellager mit Kraftstoff überschwemmt und können somit nicht wie bei Viertaktmotoren klassisch geschmiert werden. Allerdings verfügt der Kraftstoff in den meisten Fällen nicht über ausreichende Schmierfähigkeiten, weshalb dem Kraftstoff Öl beigemischt wird.
Diese Schmierung wird als Fettschmierung bezeichnet und ist die einfachste Art den Motor zu schmieren. Bei dieser Art der Schmierung wird dem Kraftstoff direkt Öl zugesetzt, das in einem Öl-Kraftstoff-Verhältnis von etwa 1:20 bis 1:100 gemischt wird.
Zweitaktmotorzyklen
1. Der erste Hub des Kolbens (Ansaugung und Kompression):
Der Kolben bewegt sich von seinem unteren Totpunkt nach oben zu seinem oberen Totpunkt.
Über dem Kolben:
Bei seiner Bewegung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt verschließt der Kolben zunächst den Ablaufkanal, durch den das Gemisch in den Raum oberhalb des Kolbens gedrückt wird. Anschließend verschließt der Kolben auch den Abgaskanal, wodurch ein isolierter Raum im Zylinder entsteht, der zur Verdichtung des Gemischs führt.
Unter dem Kolben:
Nachdem der Kolben etwa den halben Hub zurückgelegt hat, öffnet seine Unterkante den Einlasskanal. Dadurch beginnt das Zündgemisch aus dem Vergaser in das Kurbelgehäuse gesaugt zu werden. Aber das ist nicht alles.
Vergaser: Wie funktioniert dieses Gerät?
Kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens springt zwischen den Elektroden der Zündkerze ein Funke über, der die Zündung (Zündung) des Gemisches bewirkt. Bei der Verbrennung entsteht thermische Energie, die sich durch Druckerhöhung im Zylinder äußert, der den Kolben nach unten bewegt und so die thermische Energie des Kraftstoffs in mechanische Arbeit des Motors umwandelt.
2. Zweiter Kolbenhub:
Der Kolben bewegt sich von seinem oberen Totpunkt nach unten zu seinem unteren Totpunkt.
Über dem Kolben:
Beim zweiten Hub des Kolbens findet im Raum oberhalb des Kolbens eine Expansion statt, die den Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt schiebt.
Unter dem Kolben:
Durch den offenen Saugkanal wird ein Brandgemisch in das Kurbelgehäuse gesaugt. Nachdem der Kolben die Hälfte seines Hubs in Richtung des unteren Totpunkts abgeschlossen hat, schließt die Einlassöffnung und komprimiert das Gemisch im Kurbelgehäuse.
Kurz vor dem Ende der Expansion öffnet der Kolben den Auslasskanal, wodurch der Druck im Zylinder abfällt. Der Kolben öffnet den Ablaufkanal, das Zündgemisch aus dem Kurbelgehäuse spült die Verbrennungsgase unter Druck aus dem Zylinder und füllt ihn für den nächsten Motorarbeitszyklus.
Zylinderspülung
Die Zylinderspülung ist eine Phase, die bei einem Viertaktmotor nicht vorkommt. Für einen Zweitaktmotor ist er jedoch enorm wichtig, da sein Verlauf die Motorparameter maßgeblich beeinflusst.
Bei Viertaktmotoren ist es üblich, dass Abgase durch die Bewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt herausgedrückt werden, aber bei Zweitaktmotoren müssen andere Faktoren genauer gesagt für die Entleerung der Zylinder sorgen :
- Freie Abgase – Abgase verlassen den Zylinder durch den Abgaskanal nur aufgrund des Differenzdrucks im Zylinder und im Abgasrohr.
- Extrusion mit frischer Ladung - nach dem Öffnen des Auslassventils beginnt das Zündgemisch in den Zylinder zu strömen und drückt die Verbrennungsgase heraus.
Die Spülphase ist oft auf die Zeit von geöffnetem Abflusskanal bis zum Schließen des Abluftkanals begrenzt.
Bei unterschiedlichen Motormodi kann jedoch beim Spülen der Zylinder Folgendes auftreten:
- Mehr oder weniger Vermischung des Frischgemisches mit den Abgasen, da deren direkter Kontakt erfolgt
- Leckage des Frischgemisches in den Auspuff
- Unzureichende Spülung des Zylinders mit hohem Abgasrückstand beim nächsten Motor Arbeitszyklus
Ein Zweitaktmotor kann als Benzinmotor, aber auch als Dieselmotor ausgeführt sein.
Zweitakt-Dieselmotor
Das Arbeitsprinzip des Zweitakt-Dieselmotors ist das gleiche wie das des Otto-Zweitaktmotors. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass das Gemisch erst im Zylinder entsteht.
Der Kraftstoff wird also durch den genauen Zündzeitpunkt erst kurz vor Ende der Verdichtung in den Zylinder eingespritzt. Die meisten Zweitakt-Dieselmotoren verwenden ein klassisches Ventil für die Kraftstoffeinspritzung, das einem Viertakt-Motorventil sehr ähnlich ist.
Bei Zweitaktmotoren wird häufig ein Kompressor eingesetzt, um Ladedruck zu erzeugen. Aber auch die Möglichkeit, den Motor mit einem Turbolader oder einer Kombination aus Turbolader und Kompressor aufzuladen, ist eine Option.
Vorteile eines Zweitaktmotors:
- Einfacher Aufbau
- Geringeres Gewicht im Vergleich zu einem Viertaktmotor
- Kleinere Motorabmessungen
- Wegfall des Ventiltriebs
- Geringere Produktionskosten
- Einfaches Motorschmiersystem
- Kühlung ist in in den meisten Fällen Luft, daher entfallen alle Teile des Wasserkühlsystems
- Möglichkeit, in jeder Position zu arbeiten (sogar über Kopf)
- Maximale Leistung wird bei niedrigeren Drehzahlen erreicht, da jede Abwärtsbewegung des Kolbens mit der Verbrennung einhergeht • • • In einigen Fällen ist es einfacher zu drehen
Nachteile eines Zweitaktmotors:
- Unökologisch durch Beimischung von Öl in den Kraftstoff
- Hoher Kraftstoffverbrauch durch häufiges Austreten des unverbrannten Gemisches in den Auspuff beim Spülen
- Höherer Motorölverbrauch im Vergleich zu einem Viertaktmotor
- Unregelmäßiger Motor Betrieb bei niedrigen Drehzahlen
- Höhere Motorgeräusche
- Vermischung von verbranntem und unverbranntem Gemisch
- Durch die seitliche Anordnung der Kanäle am Zylinder kommt es zu einem höheren Verschleiß der Kolbenringe.